Protein Tidak Hanya untuk dimakan? Bisa Menyembuhkan Penyakit Juga Loh!

Protein Terapeutik

Apa itu protein terapeutik? Protein terapeutik merupakan jenis protein yang berfungsi untuk meningkatkan kesehatan tubuh. Protein ini bekerja dengan berinteraksi dengan enzim, reseptor, dan masih banyak lagi. Enzim merupakan zat yang membantu mempercepat reaksi metabolisme dalam tubuh, sedangkan reseptor yakni bagian dari sel yang menerima sinyal dari luar. Salah satu contoh protein terapeutik adalah glukagon, yang berfungsi untuk meningkatkan kadar gula dalam tubuh. Peningkatan gula darah dapat membantu dalam penyembuhan atau pengendalian terhadap penyakit diabetes melitus dan penderita hipoglikemia yakni penyakit di mana seseorang memiliki kadar gula darah yang berada dibawah batas normal (Basso et al. 2015).  

Gambar 2  Cara kerja glukagon (Jiang & Zhang 2003)

Sel alfa pada pankreas memproduksi hormon glukagon yang disekresikan ke aliran darah ketika kadar gula darah rendah untuk meningkatkannya. Glukagon meningkatkan kadar gula darah melalui proses glikogenolisis dengan cara memicu pembentukan glukosa dari glikogen, yaitu cadangan energi tersimpan pada hati yang terbentuk dari gabungan banyak glukosa. Setelah itu, juga memicu pembentukan glukosa dari sumber yang bukan merupakan karbohidrat, seperti asam amino, dengan proses disebut sebagai glukoneogenesis. Glukosa yang diproduksi tersebut kemudian akan dikeluarkan ke dalam aliran darah dengan demikian, membuat kadar gula darah meningkat (Jiang & Zhang 2003; Zhang et al. 2019; Liu & Gilbert 2024).

Produksi Glukagon

Glukagon dapat diproduksi melalui beberapa metode, jika secara alami glukagon diproduksi oleh sel alfa pada pankreas, tetapi, apa yang dapat dilakukan apabila pankreas mengalami kerusakan dan tidak dapat memproduksi glukagon lagi? Salah satu alternatifnya dengan memproduksi protein terapeutik menggunakan bakteri yang telah dimodifikasi. Apakah bakteri tersebut menjadi berbahaya? Tentu saja tidak! Bakteri yang digunakan merupakan Escherichia coli BL21 yang telah dipelajari secara luas. Bakteri tersebut dimodifikasi agar mampu memproduksi glukagon dalam jumlah yang tinggi, cepat bertumbuh, dan memiliki biaya produksi yang rendah (Blount 2015). Eits, tenang saja! Escherichia coli yang digunakan bukanlah jenis yang sering ditemukan di alam. Bakteri yang digunakan dimodifikasi dengan menambahkan plasmid vektor pGEX4t-3, sejenis materi genetik fungsional melalui fusi translasi untuk meningkatkan kemurniannya dan promoter Tac untuk mengontrol tingkat produksi (When et al. 2001). 

Gambar 3  Proses produksi glukagon dalam bakteri (Yoon et al. 2024)

Kelebihan dan Kekurangan Glukagon

Segala sesuatu tentunya memiliki kelebihan dan kekurangannya masing-masing. Dari segi kelebihan, protein terapeutik dapat mengobati berbagai jenis penyakit karena sifatnya yang fleksibel, tidak berbahaya terhadap tubuh, dapat diserap dengan mudah, dan masih banyak lagi. Di sisi lain, protein terapeutik memang memiliki harga yang lebih tinggi dibandingkan metode lainnya, sulit untuk diberikan ke pasien serta tidak memiliki waktu penyimpanan yang lama.

Apakah Glukagon Bermanfaat?

Mulai dari definisi, contoh, proses, kelebihan, hingga kekurangan, tentunya glukagon memiliki dampak positif bagi kesehatan manusia. Selain sifatnya yang spesifik terhadap penyakit yang ditangani, tetapi juga dapat disesuaikan dengan kebutuhan masing-masing individu sehingga pengobatan yang lebih personal dapat tercipta. Sebagai contoh, pada seseorang yang tidak dapat memproduksi insulin, penurunan ekstrem kadar gula darah setelah aktivitas fisik merupakan peristiwa yang umum untuk terjadi (Rickels et al. 2018). Dengan menggunakan glukagon, kadar gula darah selalu terjaga dan konstan selama aktivitas fisik, di lain sisi apabila hanya mengurangi dosis insulin maka kadar gula dapat mengalami penurunan yang signifikan. Lalu, di mana kita bisa menemukan protein terapeutik tersebut? 

Gambar 4  Inovasi perawatan berbasis glukagon (https://beyondtype1.org/glucagon/)

Glukagon dapat diberikan dalam bentuk kit, injeksi, atau semprotan hidung. Awalnya, glukagon diproduksi dalam bentuk kit dengan merek GlucaGen, tersedia dalam wujud bubuk dan pelarut yang memerlukan proses pelarutan sebelum digunakan. Seiring berkembangnya teknologi, pengguna glukagon tidak perlu lagi melakukan pelarutan sebab telah tersedia glukagon siap pakai berbasis injeksi dengan merek Gvoke HypoPen yang diproduksi oleh Xeris Pharmaceuticals. Selain itu, juga tersedia serbuk kering glukagon yang dikemas dalam semprotan hidung dan dikomersilkan sebagai BAQSIMI; dikarenakan serbuk akan melintasi membran mukosa hidung yang lembab untuk langsung masuk ke dalam aliran darah pengisap maka penggunaannya hanya diperuntukkan bagi penderita hipoglikemia akut (Kumar et al. 2024; Phlmann et al. 2019).

Kesimpulan

Tentunya di masa depan terdapat perkembangan pengobatan dan terapi untuk meningkatkan kesehatan yang bersifat lebih canggih, tetapi untuk saat ini glukagon sebagai protein terapeutik sudah terbukti efektif dan memberi manfaat untuk berbagai kondisi tubuh.

Gambar 5  Infografis pembuatan glukagon

Daftar Pustaka

Basso AM, Pelegrini PB, Mulinari F, Costa MC, Viana AB, Silva LP, Grossi-de-Sa MF. 2015. Recombinant glucagon: a differential biological activity. AMB Express. 5(20): 2-9. DOI: 10.1186/s13568-015-0099-2.

Blount ZD. 2015. The unexhausted potential of E. coli. eLife. 4(1): 1-12. DOI: 10.7554/eLife.05826.

Jiang G, Zhang BB. 2003. Glucagon and regulation of glucose metabolism. American Journal of Physiology-Endrocrinology and Metabolisme. 284(4): 671-678. DOI: 10.1152/ajpendo.00492.2002.

Kumar S, Sanap SN, Pandey P, Khopade A, Sawant KK. 2024. Glucagon: delivery advancements for hypoglycemia management. International Journal of Pharmaceutics. 652(2024): 123785. DOI: 10.1016/j.ijpharm.2024.123785.

Lui X, Gilbert RG. 2024. Normal and abnormal glycogen structure - a review. Carbohydrate Polymers. 338(1): 1-9. DOI: 10.1016/j.carbpol.2024.122195.

Phlmann J, Mitchell BD, Bajpai S, Osumili B, Valentine WJ. 2019. Nasal glucagon versus injectable glucagon for severe hypoglycemia: a cost-offset and budget impact analysis. Journal of Diabetes Science and Technology. 13(5): 910-918. DOI: 10.1177/1932296819826577.

Rickels MR, DuBose SN, Toschi E, Beck RW, Verdejo AS, Wolpert H, Cummins MJ, Newswanger B, Riddell MC, Group TEMDGES. 2018. Mini-dose glucagon exercise-induced hypoglycemia in type 1 diabetes. Diabetes Care. 41(9): 1909-1916. DOI: 10.2337/dc18-0051.

When C, Wang Z, Du P, Gan R, Zhu S. 2001. Secretion expression of recombinant glucagon in Escherichia coli. Science in China Series C: Life Sciences. 44(3):233--240. DOI: 10.1007/BF02879330.

Yoon KH, Lee SH, Lee YM, Lee K, Park SE, Choi SM, Lin Y, Lim JH, Bang JK, Kim EH, et al. 2024. Bacterial production and structure-function validation of a recombinant glucagon peptide. Process Biochemistry. 138(1): 23-32. DOI: 10.1016/j.procbio.2024.01.012.

Zhang X, Yang S, Chen J, Su Z. 2019. Unraveling the regulation of hepatic gluconeogenesis. Frontiers in Endocrinology. 9(802): 1-17. DOI: 10.3389/fendo.2018.00802.